Лавинно-пролетный диод

    Дисциплина: Технические
    Тип работы: Курсовая
    Тема: Лавинно-пролетный диод

    Содержание
    Введение..................................................................................................
    1 Основные особенности лавинно-пролетных диодов.........................
    Диоды с полевой эмиссией..................................................................
    Принцип работы ЛПД..........................................................................
    Заключение
    ..............................................................................................
    Список использованной литературы.....................................................
    ВВЕДЕНИЕ
    Настоятельная необходимость миниатюризации аппа­ратуры СВЧ, повышение ее экономичности и надежности вызвала быстрый рост рабочих частот полупроводнико­вых приборов. Наряду с
    большими успехами в техноло­гии транзисторов этому способствовало открытие новых физических явлений в полупроводниках, сделавшее воз­можным разработку приборов, адекватных СВЧ
    диапа­зону.
    Одним из первых явлений такого рода было обнару­женное СВЧ излучение при ударной ионизации
    в р-п переходах, послужившее основой для создания в
    1959 г. новых СВЧ приборов
    —лавинно пролетных диодов (ЛПД).
    На базе ЛПД создаются и быстро совершенствуются разнообразные приборы и устройства, в первую очередь генераторы когерентных и шумовых колебаний сантиметрового и миллиметрового
    диапазонов. Малые габариты и вес, экономичность, виброустойчивость и т. п. позволяют отнести генераторы на ЛПД к числу наиболее перспектив­ных источников электромагнитных колебаний
    СВЧ, открывающих широкие возможности развития СВЧ микросхемотехники.
    1 ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЛАВИННО-ПРОЛЕТНЫХ ДИОДОВ
    Характерной особенностью развития современной ра­диотехники является быстрое продвижение полупроводниковых приборов в область сверхвысоких частот. Про­гресс в этом направлении
    был достигнут в результате значительного усовершенствования технологии изготовления высокочастотных транзисторов, разработки тун­нельных диодов и диодов с переменной емкостью
    (варакторов). Хотя все эти приборы появились совсем недавно, они уже широко применяются в диапазоне СВЧ в ка­честве
    элементов высокочувствительных приемных устройств и умножительных цепочек. Однако до послед­него времени не удавалось создать эффективного авто­генератора
    сантиметровых волн, который мог бы слу­жить твердотельным эквивалентом одного из основных электровакуумных приборов СВЧ
    — отражательного кли­строна.
    Этот пробел в значительной мере восполняет новый полупроводниковый СВЧ прибор
    лавинно-пролетный диод (ЛПД), являющийся основой целого класса СВЧ устройств; генераторов, усилителей и преобразователей частоты.
    В процессе исследования зависимости коэффициента преобразования частоты в диапазоне СВЧ на параме­трических полупроводниковых диодах от величины при­ложенного к
    диоду постоянного смещения и мощности накачки было установлено, что при больших значениях обратного напряжения, превышающих пробивное, неко­торые из диодов генерировали СВЧ колебания
    и в от­сутствие сигнала накачки.
    Диффузионные диоды с меза-структурой и одним р-п переходом, сформированным путем диффузии мышьяка в германий р-типа, легированный галлием (рис.
    Рис.
    Структура диода.
    Рис. 2. Схема включения ЛПД в цепь постоянного тока.
    Диод помещали в высокочастотный резонатор и вклю­чали в цепь постоянного тока, как показано на рис.
    2. Генерация СВЧ колебаний наблюдалась при отрица­тельных напряжениях, на
    0,5—1,5 В, превышающих про­бивное напряжение, когда через диод проходил постоян­ный ток от
    0,5 до
    10—15 мА. Мощность колебаний в не­прерывном режиме составляла для различных диодов величину от десятков микроватт до нескольких милли­ватт. Спектр колебаний в зависимости
    от тока, текущего через диод, и настройки резонатора изменялся от близ­кого к шумовому до почти монохроматического. Длина волны колебаний лежала в пределах от
    0,8 до
    10 см и зависела от размеров резонатора и значений реактив­ных параметров диодов. Перестраивая резонатор (на­пример, перемещением короткозамыкающего плунжера), можно было
    плавно изменять частоту и мощность ко­лебаний. В недовозбужденном режиме вблизи порога генерации наблюдалось регенеративное усиление СВЧ колебаний с коэффициентом усиления
    15—20 дб. Диоды на которых были получены генерация и усиление СВЧ колебаний, как правило, не давали заметной паразитной генерации на более низких частотах, хотя не
    при­нималось специальных мер для ее подавления.
    Рис 3. Обратная ветвь вольтамперной характеристики ЛПД
    Уже первые эксперименты показали, что основным признаком генерирующих диодов, является форма об­ратной ветви их вольтамперной характеристики, пока­занной на рис. З сплошной
    линией. Как видно из ри­сунка, особенностью этой харак­теристики является резкий излом при пробивном напряжении
    пр
    . При отрицательных напряжениях, меньших (по абсолютной величи­не)
    пр
    ток, текущий через диод (ток насыщения), очень мал и со­ставляет для различных диодов от
    0,01 до
    1 мкA. При
    вольтамперная характеристика претер­певает резкий излом, ток резко возрастает и при дальнейшем уве­личении отрицательного смещения растет почти линейно с на­пряжением.
    Максимальное значе­ние постоянного тока диода огра­ничивалось опасностью теплового пробоя, выводящего диод из строя.
    Наклон вольтамперной характеристики на рабочем участке был всюду положительным и соответствовал положительному дифференциальному сопротивлению
    слабо зависящему от тока и лежащему для различных диодов в интервале
    50—300 Ом.
    Вольтамперная характеристика негенерировавших диодов, как правило, отличалась более или менее плав­ным увеличением тока вблизи пробивного напряжения (штриховая кривая рис. З) и
    большим значением диф­ференциального сопротивления
    на этом участке.
    На
    некоторых диодах при
    пр
    наблюдались скачки тока, соответствующие участкам вольтамперной характеристи­ки с отрицательным наклоном. Эти диоды в ряде слу­чаев давали низкочастотную генерацию
    (1—10 кГц), но, как правило, не генерировали СВЧ колебания.
    Последующие эксперименты показали, что подобные же явления (генерация СВЧ колебаний) могут наблю­даться и на диодах другой структуры: диффузионных на базе
    -германия, сплавных германиевых диодах с рез­ким
    р-п переходом, диффузионных и сплавных кремние­вых диодах и т. д.
    Таким образом, была установлена возможность эф­фективной (с КПД
    генерации, а также усиле­ния СВЧ колебаний полупроводниковым диодом, вольтамперная характеристика которого не имеет «падающих» участков или, иначе говоря, не имеет «статического»
    от­рицательного сопротивления.
    Физическая при­рода этого динамического отрицательного сопротивления связана с процессом ударной ионизации в р-п переходе и с взаимодействием образованной при
    этом лавины свободных носителей тока (электронов и дырок) с вы­сокочастотным полем в слое объемного заряда (запой­ном слое) обратно смещенного р-п перехода. Действи­тельно, известно
    два основных механизма резкого воз­растания тока в обратно смещенном р-п переходе — ла­винный пробой вследствие ударной ионизации атомов кристалла подвижными эл...

    Забрать файл

    Похожие материалы:


ПИШЕМ УНИКАЛЬНЫЕ РАБОТЫ
Заказывайте напрямую у исполнителя!


© 2006-2016 Все права защищены